TC4 线材辊模拉拔工艺研究

　　TC4(Ti-6Al-4V)钛合金是 20 世纪 20 年代发展 起来的一种中等强度 α+β 两相型钛合金，该合金凭 借其高强度、 高的比强度和良好的高温蠕变性能等 优异的综合性能，并具备良好的生物适应性、高弹性 回复力及耐腐蚀性等特性。 钛合金的组织和性能主要受化学成分、 变形程 度及热处理等因素的影响。 一般来说，牌号一旦确 定，其化学成分和热处理制度也就固定，只能通过提 高变形程度、 细化晶粒的方式提高其性能。 现行的 固定模热拉生产中，模具结构简单，尺寸精确，可实 现小批量、多品种生产需要，是当前 TC4 钛合金线 材的主要加工方法。 但固定模拉拔存在滑动摩擦系 数大、易断线、道次变形量小、拉线速度低等问题，难 以实现工业化大批量生产。 为此， 本文借鉴纯钛线 材辊模拉拔的成熟技术，将辊模拉拔技术引入 TC4 线材生产，结合 TC4 钛合金塑性加工特点，设计并 调整优化相关工艺，拉制出了符合要求的 TC4 线材。

　　1.1 固定模拉拔 固定模拉拔是指线坯涂覆润滑介质后， 经在线加热(或不加热)后通过不同规格孔径系列孔型模具 实现成形加工生产的方法。 固定模拉拔模具由于孔 型已实现系列化、标准化、孔型固定和结构简单等优 点被广泛用于 TC4 线材的拉拔生产中。 用于制作钛线材拉拔固定模具的材料有硬质合 金、天然金刚石、合成金刚石、聚晶金刚石和陶瓷等， 其中硬质合金拉拔模和聚晶金刚石拉拔模的使用很广泛。钛线的固定模拉拔过程中， 线坯和模具孔型壁 存在滑动摩擦， 为此需要在线坯表面连续均匀涂覆 润滑剂以获得足够的润滑效果。 在小规格线材拉拔 过程中，由于线材规格小，强度低，润滑介质难以涂 覆均匀等问题，在生产中经常出现“断丝”现象。 为 此，通过改善润滑层涂覆质量，提高加热温度(不低 于 700℃)，降低走线速度，降低 道次变形量 等工艺 措施在一定程度上可降低“断丝”风险。 但道次变形量低，其组织和性能往往低于验收标准。 此外，道次变形量小，拉拔次数呈倍数增加，走线速度低等问题导致了生产效率的大幅下降。 因而，从本质上讲，固定模拉拔仅适用于 TC4 线材的小批量生产应用。

　　1.2 辊模拉拔辊模拉拔不同于固定模拉拔及轧机轧制， 它是靠施加在金属上的拉拔力带动辊轮被动旋转来实现金属变形的，辊模拉拔所用的辊轮在分布形式上类似于四辊轧机， 实际上它是轧机轧制与固定模拉拔的结合体。 辊模与轧机的区别在于其辊轮是被动旋转的。 它省去了复杂的传动系统和控制系统，结构较轧机简单得多，模架内仅配有可调

　　式水平、竖直两组辊轮，加工制造成本大大降低，多机架组合可实现连续生产